Комп’ютеризована вимірювальна система параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом

Розрахунок компаратора напруг, генератора прямокутних імпульсів, лінійних фотоприймачів, похибок вимірювання моменту інерції, кутової швидкості для розробки комп'ютеризованої обчислювальної системи параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 07.02.2010
Размер файла 652,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Таким чином, пристрій буде складатись з двох структурних блоків:

- тахометричного перетворювача;

- блоку спряження тахометричного перетворювача з ПЕОМ.

Для узгодження роботи аналого-цифрового перетворювача та мікропроцесора ПЕОМ необхідно використати порт уведення-виведення та схему його ініціалізації.

Для запуску аналого-цифрового перетворювача використовується генератор з кварцевою стабілізацією частоти. При відомому періоді частоти цього генератору можливе вимірювання залежностей параметрів руху від часу, не проводячи сумісних вимірювань часу.

Данні та керуючі сигнали порту уведення-виведення передаються на системну шину та ОЗУ ПЕОМ. Після проведення вимірювань здійснюється контроль середнього значення кутової швидкості.

Структурну схему розробляємого пристрою наведено на рис. 3.1 та у графічній частині дипломного проекту.

Рисунок 3.1 - Схема електрична структурна пристрою контролю середнього значення кутової швидкості

4. Розробка принципової схеми комп'ютеризованої вимірювальної системи параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом

4.1 Аналіз лінійного фотоприймача

Фотоелектричні перетворювачі площа-напруга (ППН) використовуються у багатьох пристроях, таких як перетворювачі інтенсивності світлового потоку, первинні тахометричні перетворювачі та інші. Розглянемо ППН на основі пари фотодіод-операційний підсилювач (Рисунок 4.1). У цій схемі фотодіод VD діє як генератор струму, а операційний підсилювач DA перетворює цей струм у напругу. Залежність струму, що протікає через фотодіод, від потоку опромінення, описується виразом:

Рисунок 4.1 - Фотоприймач на основі пари фотодіод - операційний підсилювач (а) та його еквівалентна схема (б)

(4.1)

де IVD - струм фото діоду;

SI0 - інтегральна струмова чутливість фотодіоду при немодульованому опроміненні;

- потік опромінення;

IS - темновий струм фото діоду;

U - падіння напруги на фотодіоді;

Т - абсолютна температура;

k - постійна Больцмана;

е - заряд електрона;

- циклічна частота потоку опромінення;

- постійна часу фотодіоду, яка залежить від значень внутрішнього опору фотодіоду RVD, паразитної ємності фотодіоду СVD, часом розсосування неосновних носіїв заряду.

При використанні джерела світла з конденсорною лінзою, можна отримати плоско-паралельний потік опромінення, однаковий на всій площині, що освітлюється. У цьому випадку потік опромінення та площа фоточутливого шару фотодіоду, що опромінюється, зв'язані співвідношенням:

, (4.2)

де J- інтенсивність променевого потоку;

r - відстань від джерела світла до поверхні, що освітлюється;

S - площа, що опромінюється;

I - сила світла.

Вихідна напруга ППН, з урахуванням напруги зміщення нуля, різниці вхідних струмів, напруги шуму, описується виразом:

(4.3)

де К - коефіцієнт передачі операційного підсилювача;

RВХ - вхідний опір операційного підсилювача;

- напруга зміщення нулю операційного підсилювача;

- різниця вхідних струмів операційного підсилювача;

- напруга шуму на виході фотоприймача.

Модуль вихідної напруги шуму визначається виразом:

, (4.4)

де - спектральна щільність напруги шуму операційного підсилювача;

- спектральна щільність шумового струму операційного підсилювача;

- спектральна щільність шумового струму фотодіоду;

- спектральна щільність шумового струму опору зворотного зв'язку.

Після перетворень, отримуємо вираз, що зв'язує спектральну щільність вихідної напруги фотоприймача з комплексною амплітудою площі фоточутливого шару фотодіоду, що освітлюється

(4.5)

Вираз (4.5) можна спростити. Різниця вхідних струмів для сучасних операційних підсилювачів складає одиниці нА, а напруга зміщення - одиниці мВ. При умовах та , значеннями та можна знехтувати. При використанні елементної бази з низьким рівнем шумів, шумовою складовою виразу (4.5) можна знехтувати. Внаслідок малого значення падіння напруги на фотодіоді при його роботі у фотовольтаічному режимі та малого значення темнового струму, друга складова чисельника виразу (4.5) близька до нуля.

Вираз (4.5) описує математичну модель ППН, що дозволяє проводити його моделювання з урахуванням частотних та шумових властивості елементної бази, на основі якої побудовано перетворювач. Наведена модель є лінійною, тобто вона не враховує нелінійність фотодіоду. Це справедливо при умові, що фотодіод при роботі не наближується до стану насичення, де його нелінійні властивості особливо проявляються.

В більшості випадків гранична частота фотодіоду значно менша за граничну частоту операційного підсилювача. Тому спад частотної характеристики в області верхніх частот визначається частотними властивостями фотодіоду. Це дає змогу знехтувати впливом паразитної ємності в колі зворотного зв'язку та вхідною ємністю операційного підсилювача. Вхідний опір сучасних операційних підсилювачів складає десятки МОм, що значно перевищує опір в колі зворотного зв'язку та внутрішній опір фотодіоду. Тому можна прийняти . При умові, що частота опромінення значно менша за граничну частоту фотодіода, його частотними властивостями можна знехтувати, вираз (4.5) прийме вигляд:

(4.6)

Вираз (4.6) є максимально спрощеною математичною моделлю фотоприймача на основі пари фотодіод-операційний підсилювач як перетворювача площі в напругу, яку можна використовувати при умові того, що ширина спектру опромінення значно менша граничної частоти фотодіоду.

4.1.1 Розробка первинного вимірювального перетворювача

Первинний вимірювальний перетворювач крутильних коливань (ПВПКК) включає в себе вал 1 (рисунок 4.2), на який насаджено модулятор 2.

Рисунок 4.2 - Первинний вимірювальний перетворювач крутильних коливань

Модулятор має вигляд диску, з чередуючимися прозорими та непрозорими елементами рівної кутової ширини. За модулятором, зі сторони вала, розташована діафрагма 3, за якою встановлено два фотодіода 4, які входять до складу фотоприймачів на основі пари фото діод - операційний підсилювач. Елементи фотоприймачів та інші електронні елементи ПВПКК розташовані на платі 5. Джерело світла 6 з конденсорною лінзою освітлює фоточутливий шар фотодіодів через перехрестя модулятора та діафрагми (його на рисунку 4.2. наведено штриховою лінією). Діафрагма має вигляд пластини з двома отворами 7, зсунутими між собою на кут, рівний 1,5 кутової ширини елементів модулятора, відносно його центру, конфігурація яких визначається радіусами модулятора та концентричними колами, радіусами R1 та R2, центр яких співпадає з центром модулятора. Кутова ширина отворів діафрагми дорівнює кутовій ширині прозорих елементів модулятора. При обертанні валу, обертається і модулятор, внаслідок чого прозорі та непрозорі елементи модулятора перекривають отвори діафрагми. При вище вказаній формі отворів діафрагми, площа заштрихованого отвору, через яке світло при обертанні попадає на фоточутливий шар фотодіоду фотоприймача (домовимось називати цей фотоприймач першим, а той, що зсунутий відносно нього на 1,5 - другим), лінійно залежить від кута повороту валу та визначається виразом

, (4.7)

де - поточний кут повороту заднього в напрямку обертання краю прозорого елементу модулятора, який умовно прийнято за перший, відносно переднього в напрямку обертання краю першого отвору діафрагми (рад),

R1, R2 - відповідно більший та менший радіус кола, що обмежує отвір діафрагми. Вихідна напруга фотоприймача, як слідує з виразу (4.6), прямопропорційна площі отвору, через який світло попадає на фоточутливий шар фотодіоду. Після перетворень отримуємо вираз, який зв'язує вихідну напругу першого фотоприймача з кутом повороту :

(4.8)

При використанні одного фотоприймача, виникають похибки, які обумовлені наступним причинами. По-перше, це похибка первинного перетворення, що виникає внаслідок частотних властивостей фотоприймача. Обмеженість смуги пропускання приводить до згладжування сигналу біля його максимумів та мінімумів (рисунок 4.3, в).

Окрім того, при малих площах отвору, через який світло попадає на

фоточутливий шар фотодіодів, похибка виготовлення отвору діафрагми та елементів модулятора обумовлює виникнення додаткової площі отвору, величина якої мало відрізняється від корисної площі, що значно впливає на точність перетворення кутової швидкості в інформативний параметр сигналу (рисунок 4.3, а). При більших площах отвору, через який світловий потік попадає на фоточутливий шар фотодіодів, вище описане явище проявляється значно менше (рисунок 4.3, б), тобто:

, (4.9)

Рисунок 4.3 - Виникнення похибки первинного перетворення

Похибка, обумовлена цим фактором проявляється біля мінімумів імпульсів напруги на виході фотоприймача. На рисунку 4.3, в показано мінімум вихідної напруги фотоприймача. Суцільною лінією показано реальний випадок, пунктирною -- ідеальний.

В розробленому ПВПКК використовується два фотоприймача на основі пари фотодіод - операційний підсилювач, а знімання вимірювальної інформації, з метою виключення проявлення двох вище вказаних факторів, здійснюється з виходу того фотоприймача, вихідний сигнал якого не знаходиться біля свого максимуму чи мінімуму. На рисунку 4.4 наведено функціональну схему ПВПКК, а на рисунку 4.5 наведено часові діаграми його роботи у точках, вказаних на рисунку 4.4.

Перед початком вимірювання, модулятор розташовується відносно діафрагми випадково. При відповідному підборі значень напруг джерел опорної напруги Р1 та Р2, які визначають коломінімумну та коломаксимумну область вихідних сигналів фотоприймачів 1 та 2, можливі їх слідуючи два стани перед початком вимірювань - жоден з вихідних сигналів фотоприймачів не знаходиться на рівні, який відповідає знаходженню його біля свого максимуму чи мінімуму або навпаки.

Рисунок 4.4 - Схема електрична функціональна ПВПКК з зменшенням похибки, що обумовлена частотними властивостями фотоприймача.

Рисунок 4.5 - Часові діаграми роботи ПВПКК

В таблиці 4.1. наведено всі можливі значення вихідних напруг всіх компараторів (В -- високий рівень, Н -- низький рівень) перед початком роботи. Високий рівень свідчить про знаходження вихідного сигналу відповідного фотоприймача у своїй коломаксимумній чи коломінімумній області. У двох нижніх строках таблиці 4.1 знаком "+" відмічено той фотоприймач, вихідний сигнал якого при наведеному стані компараторів не знаходиться у своїй коломаксимумній чи коломінімумній області. Після включення джерела освітлення, формувачем сигналу "Скид" S (рисунок 4.4) формується сигнал "Скид", який уявляє собою імпульс напруги рівня логічної одиниці, який подається на входи елементів І-НІ, D2 та D3. За заднім фронтом сигналу "Скид" спрацьовує схема запуску об'єкту Р.

Таблиця 4.1 - Початкові значення вихідних напруг компараторів

Компаратори та їх

вихідні напруги

Номер стану

Компаратор

Напруга

1

2

3

4

5

C1

Uk1

Н

В

Н

Н

Н

C2

Uk2

Н

Н

Н

Н

В

C3

Uk3

Н

Н

В

Н

Н

C4

Uk4

Н

Н

Н

В

Н

Фотоприймач 1

+

-

+

-

+

Фотоприймач 2

+

+

-

+

-

Перед початком вимірювань необхідно на вихід ПВПКК подати сигнал з виходу того фотоприймача, вихідний сигнал якого не знаходиться у своїй коломаксимумній чи коломінімумній області. Для цієї передустановки служать логічні елементи АБО-НІ D5 -- D8, елемент НІ D1, елементи І-НІ D2-D3. Коли компаратори знаходяться у станах 1, 3 або 5 (таблиці 4.1), на виході елементу D8 АБО-НІ з'являється рівень логічного нуля. При цьому, під час дії сигналу "Скид", на виході елементу D2 І-НІ з'явиться рівень логічного нуля, а на виході елементу D3 І-НІ -- рівень логічної одиниці. Лічильний тригер Т встановиться в одиницю і до виходу перетворювача буде підключено вихідний сигнал фотоприймача 1. При любих інших станах на компараторі до виходу перетворювача буде підключено вихідний сигнал фотоприймача 2. По задньому фронту сигналу "Скид" спрацьовує схема запуску об'єкту дослідження Р і запускається об'єкт, кутову швидкість якого треба виміряти. Коли сигнал "Скид" відсутній, напруга на установочному вході та вході скиду тригера Т завжди буде рівня логічної одиниці і не буде впливати на його стан. При обертанні вала об'єкта дослідження, трикутні імпульси напруги, які формуються на виході фотоприймачів (рисунок 4.5, a, b), зрівнюються з напругами джерел опорної напруги Р1 та Р2, відповідно Uп1 та Uп2. При співпаданні, на виході одного з компараторів з'являється імпульс позитивної полярності (рисунок 4.5, c, d, f, g). Його тривалість дорівнює тривалості знаходження рівня вихідної напруги фотоприймача вище рівня Uп1 чи Uп2. Вихідні імпульси кожного з компараторів подаються на входи елементу D4 АБО, з виходу якого (рисунок 4.5, h) вони поступають на тактовий вхід лічильного тригеру Т, який змінює свій стан по передньому фронту цих імпульсів, відповідно керуючи аналоговим мультиплексором МХ, підключаючи до виходу датчика вихідний сигнал того фотоприймача, який не знаходиться у своїй коломінімумній чи коломаксимуній області. На виході датчика формується сигнал, який на рисунку 4.5, j показано жирною лінією. Знаходимо рівняння перетворення ПВПКК з зменшенням похибки, що обумовлена частотними властивостями фотоприймача. Залежність вихідної напруги першого фотоприймача від кута повороту описується виразом (4.8). Другий фотоприймач зсунутий відносно першого на кут 1,5. Його вихідна напруга:

, (4.10)

Вирази (4.8) та (4.10) описують рівняння перетворення цього ПВПКК.

В якості операційного підсилювача у складі лінійних фотоприймачів доцільно використати мікросхему операційного підсилювача К544УД2. Обрана мікросхема операційного підсилювача К544УД2 має наступні електричні параметри [10]:

- напруги живлення +/-15 В;

- опір навантаження 2 кОм;

- вхідна напруга 10 В;

- струм споживання 3,5 мА;

- коефіцієнт підсилення 35 106;

- частота одиничного підсилення 1 Мгц;

- вхідний опір 10 106 Ом;

- вхідний струм 0, 15 мА;

- ємність навантаження 500 пФ.

Фотодіод VD1 повинен відповідати наступним вимогам :

- мати велику площину фоточутливого слою, що значно спростить конструкцію перетворювача;

- мати малу постійну часу, що буде обумовлювати широкий частотний

діапазон.

Цим вимогам відповідає фотодіод ФД-155К який має наступні параметри:

- площина фоточутливого слою - 30 мм2;

- постійна часу - 10-6 с.

До складу ПВПКК, як було вказано вище, входить компаратор напруг. Обираємо компаратор К521СА3, який має наступні характеристики:

- час переключення 30 нс;

- струм споживання 3,5 мА;

- коефіцієнт підсилення 35 106;

- частота одиничного підсилення 1 МГц;

- вхідний опір 10 106 Ом;

Тому як на його виході треба формувати імпульси ТТЛ рівня, використовуємо для нього однополярне джерело живлення +5В. Опорну напругу точно виставити можна тільки при настройці фотоприймача, тому для цього використовується резистор змінного опору.

У графічній частині дипломного проекту наведено електричну принципову схему ПВПКК та його збірне креслення.

4.2 Розробка пристрою спряження перетворювача з ПЕОМ

Схему спряження реалізовано на базі 12-розрядного АЦП AD1671 фірми Analog Devices, яка має вбудований пристрій вибірки зберігання та час перетворення 800 нс, порту уведення-виведення КР580ВВ55А.

Мікросхема КР580ВВ55 уявляє собою програмований порт, який включає в себе три двунаправлених порти. Генератор з кварцевою стабілізацією частоти, що запускає АЦП, запускається програмно через порт С, коли в нього записується керуюче слово «початок». Вихідний сигнал генератору блокується керуючим словом «кінець».

Для ініціалізації порту уведення-виведення використовуються виводи

системної шини ЕОМ А2-А9 та системний сигнал AEN, який свідчить про те, що відбувається звернення до зовнішнього пристрою, а не до пам'яті. Виводи А0-А1 використовуються для вибору напрямку передачі чи зчитування інформації.

Для завдання режимів роботи порту - режиму програмування, режиму запису в порт, режиму уведення в порт, використовуються системні сигнали RD та WR. Порт уведення-виведення ініціалізується при появі на системній шині адрес $100-$103. Призначення цих адресів наведено у таблиці 4.2.

Сигнал готовності АЦП є запитом на переривання IRQ10, під час обробки якого зчитується перший та другий байт вихідного коду АЦП і записується в оперативну пам'ять.

Таблиця 4.2 - Адреси портів

Адреса

Порт

$100

порт А

$101

порт В

$102

порт С

$103

Програмування порту

Через порт уведення-виведення здійснюється передавання першого байту вихідного коду АЦП (порт А), передавання другого байту вихідного коду АЦП та сигналу наявності заднього фронту вихідного сигналу ТП (порт В), сигналів початку та закінчення вимірювань (порт С). Дані під час роботи безперервно записуються в оперативну пам'ять персональної ЕОМ.

Схему керування портом уведення-виведення реалізована на мікросхемах DD1, DD2, DD3, DD5. Це мікросхеми 555 серії : DD1 - К555ЛН1; DD2 - К555ЛН1; DD3 - К555ЛА3; DD5 - К555ЛА2.

Електрична принципова схема блоку спряження з ПЕОМ наведена у графічній частині дипломного проекту.

5. Електричні розрахунки

5.1 Розрахунок компаратора напруг

Компаратор напруг реалізовано на мікросхемі К521СА3, яка має вихід з відкритим колектором, що обумовлює використання зовнішнього опору навантаження. Його електричну принципову схему наведено на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 - Компаратор напруг

При використанні однополярного живлення +5 В та для отримання на виході сигналів ТТЛ рівня при роботі на високоомне навантаження, необхідно використати резистор опором 1 кОм [11]. Обираємо резистор С2-23 - 1 кОм.

Елементи R7 C3 є елементами фільтру за джерелом живлення. Стандартні значення цих елементів R7 = 100 Ом, C3 1 мкФ. Обираємо резистор С2-23 - 100 Ом та конденсатор К-42-П-5-1 мкФ.

Для встановлення значення опорної напруги обираємо резистор СП5 - 10 кОм.

Резистори R8 та R10 служать для узгодження вхідних опорів попереднього пристрою з послідуючим. Обираємо С2-23 - 100 кОм.

5.2 Електричний розрахунок генератора прямокутних імпульсів, що запускає АЦП

Схема електрична принципова генератора прямокутних імпульсів з кварцевою стабілізацією частоти наведена на рисунку 5.2.

Рисунок 5.2 - Схема електрична принципова генератора прямокутних імпульсів з кварцевою стабілізацією частоти

У відповідності з [12], для того, щоб вивести в лінійний режим логічні елементи К555ЛН1 необхідно використати резистори опором 500 Ом. Тому обираємо резистори R1 та R2 С2-23 - 520 Ом.

Для того, забезпечити стійку роботу пристрою, щоб АЦП міг перетворити миттєве значення напруги не раніш ніж з'явиться наступний імпульс його запуску, необхідно частоту генератору вибрати на порядок менше ніж частота дискретизації АЦП. Тому обираємо кварцевий резонатор РК86 - 100 кГц.

5.3 Електричний розрахунок лінійних фотоприймачів

Схему електричну принципову лінійного фотоприймача на основі пари фото діод - операційний підсилювач наведено на рисунку 5.3.

Рисунок 5.3 - Схема електрична принципова лінійного фотоприймача на основі пари фотодіод - операційний підсилювач

Розрахуємо номінали елементів лінійних фотоприймачів. Для обох фотоприймачів використовується одне і те саме джерело світла, яке має конденсорну лінзу, що дозволяє забезпечити рівномірний світловий потік по всій освітлюємій поверхні.

При настройці тахометричного перетворювача шляхом регулювання сили світла підбирається необхідний рівень вихідної напруги фотоприймача. Він повинен дорівнювати 5 В, тому як на такий вхідний сигнал розрахований аналого-цифровий перетворювач AD1671, який використовується у розробляємому пристрої.

Номінальний фотострум фотодіоду ФД-24К дорівнює 100 мкА.

Обчислюємо опір резистора R3 (див. графічну частину):

50 кОм (5.1)

Обираємо резистор С2-23 - 52 кОм.

Задаємось вихідною напругою лінійного фотоприймача, що виконує функції детектору заднього фронту U=5В. Номінальний фотострум фотодіоду дорівнює 50 мкА. Знаходимо опір резистора R5:

100 кОм (5.2)

Обираємо резистор С2-23 - 100 кОм.

В якості балансировочних резисторів обираємо резистори СП-5 - 150 кОм у відповідності з рекомендаціями [19].

6/ Розробка схеми програми роботи комп'ютеризованої вимірювальної системи параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом та програмного забезпечення

6.1 Розробка схеми програми роботи пристрою

Розробку алгоритмічного та програмного забезпечення при вирішенні подібного типу задач вже можна починати при завершенні розробки функціональних схем апаратної частини.

Якщо задача на розробку поставлена, то для отримання алгоритму роботи пристрою необхідно виконати ряд послідовних дій [16]:

- детальний опис задачі;

- аналіз задачі;

- інженерну інтерпретацію задачі;

- розробку загального алгоритму функціонування;

- розробку деталізованих алгоритмів;

- розподілення робочих регістрів та пам'яті ЕОМ;

Після ввімкнення живлення відбувається початкова ініціалізація системи, тобто автоматичне скидання порту та обнулення його внутрішніх регістрів.

Після цього в порт записується керуюче слово, за яким імпульси з виходу генератора з кварцевою стабілізацією поступають на вхід запуску аналого-цифрового перетворювача. Після появи першого імпульсу формується запит на переривання, після чого проводиться очікування сигналу готовності АЦП.Після появи сигналу готовності АЦП перший байт його вихідного коду записується до порту. З порту він зчитується та записується в ОЗУ. Лічильник числа зчитувань з АЦП збільшується на одиницю. Після цього до ОЗУ заноситься другий байт даних.

Після цього обчислюється поточне значення часу за формулою:

, (6.1)

де - оптимальний період сигналу тактового генератора.

Далі перевіряється, чи не перша це вибірка. Якщо перша, то здійснюється перехід на початок програми та зчитується друге слово з АЦП. Якщо вибірка не перша - обчислюється кутова швидкість за виразом:

(6.2)

Значення кутової швидкості, кута повороту, поточного часу записується до файлу чи виводиться на екран монітору, а програма перевіряє, чи нема сигналу кінця вимірювань. Якщо його нема, здійснюється перехід на початок програми. Момент інерції роторної системи є одним з найважливіших її параметрів, що необхідно контролювати під час будь-яких випробувань. При наявності вимірювальної інформації про момент інерції та швидкісну діаграму об'єкту контролю можливе визначення динамічного моменту та моменту опору на валу. Визначення моменту інерції традиційними методами є складним та трудомістким процесом. Непряме визначення моменту інерції через вимірювання амплітуди крутильних коливань дає змогу автоматизувати його. Розглянемо рисунок 6.1, на якому наведено залежності кута повороту від часу при постійному значенні кутової швидкості та відсутності крутильних коливань та при наявності крутильних коливань . Залежність кута повороту від часу в усталеному режимі роботи об'єкту контролю можна записати:

, (6.3)

де - середнє значення кутової швидкості,

Рисунок 6.1 - До визначення моменту інерції ротора синхронної гістерезисної електричної машини з газомагнітним підвісом

Значення тангенсу кута нахилу прямої , який дорівнює середньому значенню кутової швидкості, визначається шляхом багаторазових визначень миттєвого значення кута повороту та послідуючого знаходження середньоарифметичного значення похідної сигналу при роботі об'єкту в усталеному режимі. Середнє значення кутової швидкості визначається виразом:

, (6.4)

де n - кількість визначених значень кутової швидкості; ТВ - крок дискретизації.

Складова виразу (6.2) має коливальний характер та залежить від наступних причин [40]:

- змінні електромагнітні сили в об'єкті контролю;

- несинусоїдальності розподілу магнітної індукції вздовж зазору;

- нерівномірності магнітної провідності вздовж осей;

- змінні механічні сили в об'єкті контролю;

- дисбаланс ротору, що приводить до виникнення змінних динамічних сил;

- зміна температури;

- місцеві деформації та гальмівні моменти;

- зовнішні фактори, що впливають на ступінь нерівномірності обертання ротора;

- коливання напруги живлення та значення навантаження;

- несиносоїдальність напруги живлення, нестабільність її частоти;

Для ЕМ з газомагнітним підвісом конічного ротору, домінуючою причиною, що обумовлює виникнення крутильних коливань є дисбаланс ротора. У цьому випадку, при умові знехтування іншими причинами виникають крутильні коливання:

, (6.5)

Величина , яка дорівнює різниці між значеннями кута повороту з урахуванням крутильних коливань та без їх урахування, визначається виразом:

. (6.6)

Для знаходження амплітуди крутильних коливань доцільно скористатись сплайн-інтерполяцією з послідуючим знаходженням середнього значення максимумів та мінімумів інтерполяційного сплайну.

Позначимо інтерполяційний сплайн через . Тоді амплітуда крутильних коливань визначається як середнє арифметичне модулів максимумів та мінімумів інтерполяційного сплайну:

, (6.7)

де КMAX, КMIN - кількість максимумів та мінімумів інтерполяційного сплайну. Завдання знаходження максимумів та мінімумів інтерполяційного сплайну легко розв'язується відомими методами. Момент інерції визначається за виразом:

(6.8).

Схему програми, що відповідає вище описаному алгоритму, наведено у графічній частині дипломного проекту.

6.2 Розробка програмного забезпечення

Розроблене програмне забезпечення, під управлінням якого працює пристрій контролю середнього значення кутової швидкості, дозволяє реалізувати наступні режими роботи апаратних засобів : режим роботи за допомогою системи меню; графічне і табличне представлення результатів динамічного вимірювання кутової швидкості, кута повороту; безперервний контроль кутової швидкості; Ядром програмного забезпечення є основна програма, процедури апроксимації сплайнами, процедура диференціювання апроксимуючої функції, програмна підтримка процесів накопичення і представлення результатів вимірювання та контролю. Завдяки наявності системи меню, можливо вибрати один з двох режимів роботи: режим вимірювання швидкісних діаграм; режим вимірювання та контролю середнього значення кутової швидкості. Кожному з цих режимів відповідає своя підпрограма. Лістинг фрагменту програми, яка написана на алгоритмічній мові Turbo Pascsl 7.0, у відповідності зі схемою програми, наведений у додатку.

7. Розрахунок похибок вимірювання комп'ютеризованої вимірювальної системи параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом

7.1 Розрахунок похибок вимірювання моменту інерції

Похибка вимірювання моменту інерції складається з похибок вимірювання параметрів, що входять до виразу (6.8).

Складовими похибки вимірювання моменту інерції ротору є :

- похибка вимірювання маси ротору;

- похибка вимірювання радіального зміщення ротору;

- похибка вимірювання амплітуди крутильних коливань.

Похибка вимірювання моменту інерції є функцією вище названих випадкових величин. Маса ротору є його паспортною величиною і як правило відома з високою точністю, тому можна вважати, що похибка вимірювання маси ротору не впливає на результат вимірювання його моменту інерції. Похибка вимірювання радіального зміщення ротору за методикою, що розглянуто у [12], складається з похибки вимірювання ексцентриситету маси, власної резонансної частоти системи, похибки вимірювання кутової швидкості, похибки, що обумовлена наближеністю розрахункового виразу, похибки, що обумовлена вібраціями та багатьох інших, серед яких важко виділити домінуючу складову. Це дає змогу вважати, що ця похибка розподілена за нормальним законом.

Похибка вимірювання амплітуди крутильних коливань складається з похибки квантування, похибки інтерполяції, похибки, що обумовлена випадковими завадами та неточністю виготовлення модулятору та діафрагми та інше.

При багаторазових вимірюваннях з послідуючим усередненням цю похибку можна значно зменшити [13]. Припустимо, що вона настільки мала у порівняні з похибкою вимірювання радіального зміщення ротору, що нею можна знехтувати.

Позначимо через абсолютну похибку вимірювання радіального зміщення ротора. Вираз (6.8) можна записати як:

, (7.1)

де - абсолютна похибка вимірювання моменту інерції ротору. Після нескладних перетворень отримуємо:

. (7.2)

Квадрат абсолютної похибки вимірювання радіального зміщення ротору є малою величиною другого порядку малості, тобто . Це дає змогу записати приблизний вираз для абсолютної похибки вимірювання моменту інерції ротора:

. (7.3)

З робіт [14, 15], витікає, що відносна похибка вимірювання радіального зміщення ротора не перевищує 5%, тобто можна записати:

, (7.4)

де - максимальне значення похибки вимірювання радіального зміщення. Після нескладних перетворень отримуємо:

, (7.5)

де - максимальне значення абсолютної похибки вимірювання моменту інерції.

З виразу (7.5 ) випливає, що абсолютна похибка вимірювання моменту інерції не перевищує 10 %. Так як прийнято, що похибка має нормальний закон розподілу, такий самий закон розподілу має і похибка вимірювання моменту інерції. Він описується виразом:

, (7.6)

де - середньоквадратичне відхилення абсолютної похибки вимірювання моменту інерції.

7.2 Розрахунок похибки вимірювання кутової швидкості

Для визначення кутової швидкості необхідно диференціювати вихідний сигнал ТП. В загальному випадку результуюча похибка дискретного вимірювання кутової швидкості має наступні складові [16]: методична похибка; похибка інтерполяції; похибка, що обумовлена похибкою одного відліку АЦП; похибка, що обумовлена випадковими завадами та неточністю виконання модулятору та діафрагми.

Методична похибка дискретного вимірювання кутової швидкості в момент ti визначається виразом:

, (7.7)

де - час між відліками вихідного сигналу ТП;

- значення кута повороту в моменти часу та .

У випадку, коли кутове прискорення дорівнює нулю (кутова швидкість постійна), методична похибка відсутня. Для оцінки методичної похибки використаємо методику, що застосовано у [16]. Припустимо, що усі інші похибки, окрім методичної, відсутні. Вважаємо вихідний сигнал ТП гладкою функцією часу, яка у любій точці розкладається у ряд Тейлора. Якщо розкласти біля точки в ряд Тейлора, обмежившись трьома членами ряду, отримуємо:

, (7.8)

де - точка між та . Після нескладних перетворень отримуємо:

. (7.9)

Максимальна оцінка методичної похибки вимірювання кутової швидкості:

, (7.10)

де - максимальне значення другої похідної вихідного сигналу ТП на інтервалі диференціювання, виражене у одиницях кутового прискорення. Значення обумовлене не тільки режимом роботи об'єкту контролю, а й імпульсними завадами у вихідному сигналі ТП:

, (7.11)

де - коефіцієнт, який зворотно пропорційний крутизні залежності вихідної напруги ТП від кута повороту.

Цей коефіцієнт дорівнює:

. (7.12)

Провівши аналогічні перетворення, можна довести, що методична похибка на початку інтервалу диференціювання дорівнює методичній похибки на кінці інтервалу. Якщо виникає необхідність подальшої обробки даних, тобто запізнення вимірювальної інформації не важливе, можна визначити методичну похибку із запізненням на . В цьому випадку, у відповідності з [16]:

. (7.13)

Цю оцінку можливо використовувати при обробці даних вимірювання з використанням інтерполяції. Вище наведені розрахунки справедливі тільки для диференціаторів першого типу. Для диференціаторів другого типу, у відповідності з [16], оцінка максимальної методичної похибки має вигляд:

, (7.14)

а для диференціатору третього типу:

. (7.15)

Диференціатори другого та третього типу мають більш високу завадостійкість, ніж диференціатор першого типу. Але вони мають більший інтервал диференціювання. Максимальна оцінка методичної похибки диференціатору першого типу прямо пропорційна максимальному значенню другої похідної вихідної напруги ТП та часу ТВ. Значення другої похідної вихідної напруги в загальному випадку є випадковою величиною, яка залежить від багатьох факторів. На неї впливають кутове прискорення, випадкові завади, резонансні явища, що обумовлені муфтою спряження, співвідношення моментів на валу, прецесія та нутація ротору, неточність виконання прорізів модулятору та діафрагми та інше. У роботі [18] доведено, що якщо виходити з режиму роботи об'єкту контролю з максимальними динамічними моментами (максимальне навантаження, максимальна швидкодія), закон розподілу максимального кутового прискорення буде наближатись до дискретного двомодального. У цьому випадку, закон розподілу методичної похибки диференціатору першого типу, має також дискретний двомодальний закон розподілу:

. (7.16)

Середньоквадратичне відхилення методичної похибки:

. (7.17)

Для вимірювання швидкісних діаграм та проведення динамічних вимірювань кутової швидкості необхідно знаходити виміряні значення між точками опитування. Для цього використовують інтерполяцію. При цьому виникає похибка інтерполяції. Оцінки інтерполяції розглянуто у [12]. Так стосовно до диференціатора першого типу похибка східчастої інтерполяції оцінюється виразом:

. (7.18)

При використанні лінійної інтерполяції оцінка похибки має вигляд:

. (7.19)

При використанні інтерполяції кубічними сплайнами, можна використовувати точні або асимптотично точні оцінки похибок сплайн-інтерполяції на класах функцій [13]. Всі вони достатньо складні для використання, тому в даному випадку доречно обмежитись тільки порядковими оцінками похибок. Якщо функція належить класу функцій, неперервних на і, що мають неперервні похідні до k - того порядку (k = 0, 1, 2, 3, 4), то для похибки інтерполяції кубічним сплайном s(t) функції та її похідних дійсні оцінки:

(7.20)

де с - невід'ємна константа;

. (7.21)

Ns - число відліків. Для функції порядок наближення сплайном s(t) дорівнює , порядок наближення похідної , дорівнює та буде складати малу величину у порівнянні з іншими похибками.

Розглянемо похибку визначення кутової швидкості, що обумовлена похибкою квантування вихідного сигналу ТП. Припустимо, що методична похибка визначення кутової швидкості та похибка визначення кута повороту, що обумовлена неточністю виконання модулятору та діафрагми відсутні. Тоді результат вимірювання можливо записати у вигляді:

, (7.22)

де - виміряне значення кутової швидкості у момент часу ;

, - значення кута повороту у моменти часу та ;

, - похибка вимірювання кута повороту, що обумовлена квантуванням вихідного сигналу ТП, у моменти часу та .

Друга частина виразу (7.22) є похибкою вимірювання кутової швидкості, що виникає внаслідок наявності похибки квантування вихідного сигналу ТП:

. (7.23)

Є очевидним, що закон розподілу похибки вимірювання кутової швидкості, що обумовлена похибкою квантування можна визначити як композицію законів розподілу величин та , які як і похибка квантування мають рівномірний закон розподілу. При умові стаціонарності випадкових процесів, що обумовлюють виникнення цих похибок, їх закони розподілу можна вважати однаковими:

. (7.24)

У відповідності з [19] композиція двох однакових прямокутних законів є трикутний закон (розподіл Сімпсона). Закон розподілу похибки вимірювання кутової швидкості, що обумовлена квантуванням вихідного сигналу ТП [14]:

. (7.25)

Середньоквадратичне значення цієї похибки:

. (7.26)

Випадкова похибка вимірювання кутової швидкості виникає під впливом випадкових завад та неточності виконання прорізів модулятору та діафрагми. Будемо вважати заваду на вході диференціатору першого типу стаціонарною випадковою функцією. Припустимо, що методична похибка визначення кутової швидкості та похибка квантування відсутні. Тоді результат вимірювання кутової швидкості можливо записати у вигляді:

. (7.27)

Друга частина виразу (7.27) є похибкою вимірювання кутової швидкості, що виникає внаслідок наявності похибки квантування вихідного сигналу ТП:

. (7.28)

Визначимо закон розподілу похибки вимірювання кутової швидкості, що обумовлена неточністю виконання модулятору та випадковими завадами. Цей закон можна визначити як композицію законів розподілу випадкових величин та , які мають нормальний закон розподілу. При умові стаціонарності випадкових процесів, що обумовлюють виникнення цих похибок, їх закони розподілу можна вважати однаковими:

. (7.29)

У відповідності з [10] композиція двох однакових нормальних законів є також нормальним законом, який визначається виразом:

. (7.30)

В силу властивостей стаціонарності [15], середньоквадратичне значення похибки вимірювання кутової швидкості, що обумовлена випадковими завадами та неточністю виконання модулятору та діафрагми:

. (7.31)

Середньоквадратичне відхилення загальної похибки вимірювання кутової швидкості знаходиться з виразу:

. (7.32)

Графік відносного середньоквадратичного значення похибки вимірювання кутової швидкості при різних значеннях , без урахування складової, що обумовлена неточністю виконання прорізів модулятору та діафрагми, при рад/с2, n=12 наведено на рисунку 7.1.

Рисунок 7.1 - Відносна середньоквадратична похибка вимірювання кутової швидкості.

Функція (7.26) має мінімум за аргументом ТВ, при якому результуюча середньоквадратична похибка вимірювання кутової швидкості мінімальна:

. (7.33)

Враховуючи, що , вираз (7.33) можна записати як:

. (7.34)

У випадку, коли похибкою, що обумовлена завадами та неточністю виконання модулятору та діафрагми можна знехтувати, вираз (7.34) прийме вигляд:

. (7.35)

Залежності від значення максимального кутового прискорення об'єкту контролю при різній розрядності АЦП наведено на рисунку 7.2.

Рисунок 7.2 - Оптимальний час диференціювання при різній розрядності АЦП

Мінімальна відносна середньоквадратична похибка вимірювання кутової швидкості при відсутності випадкових завад визначається виразом:

. (7.36)

Графіки залежності цієї похибки від кутової швидкості при різній розрядності АЦП при рад/с наведено на рисунку 7.3. Їх наведено в діапазоні кутових швидкостей, в якому період дискретизації як мінімум у два рази менше за період вихідного сигналу ТП.

Рисунок 7.3 - Мінімальна відносна похибка вимірювання кутової швидкості

З аналізу рисунка 7.3. випливає, що в області низьких кутових швидкостей відносна середньоквадратична похибка вимірювання значно збільшується, що в першу чергу обумовлено похибкою квантування вихідного сигналу ТП.

8. Економічна частина

8.1 Розрахунок витрат на розробку і впровадження комп'ютеризованої вимірювальної системи параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом

Кошторис витрат на розробку і впровадження нового технічного рішення включає розрахунок таких основних статей:

а) Основна заробітна плата розробників Зо, яка розраховується за формулою [21]:

, (8.1)

Проведемо розрахунок заробітної плати для кожного робітника, що приймає участь в розробці і занесемо отримані дані до таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 Основна заробітна плата розробників

Найменування посади

Місячний посадовий оклад, грн.

Оплата за робочий день, грн.

Число днів роботи

Витрати на заробітну плату, грн.

Керівник проекту

385

17,5

22

385

Інженер

330

15

22

330

Всього

Зо=715

б) Витрати на основну заробітну плату робітників Зр, що виготовляють дослідний зразок.
Ці витрати розраховуються на основі норм часу, які необхідні для виконання даної роботи, за формулою:
, (8.2)
Сі визначається за формулою:
, (8.3)
Провівши розрахунки занесемо їх до таблиці 8.2.
Таблиця 8.2 - Витрати на основну заробітну плату робітників

Найменування роботи

Трудоміст -

кість, н-годин

Розряд роботи

Погодинна тарифна ставка, грн./год

Величина оплати, грн.

Виготовлення

40

6

1,35

108

Монтаж

16

6

1,35

43,2

Випробування

24

3

1

48

Всього

Зр=199,2

в) Розрахуємо додаткову заробітну плату розробників та робітників, які були задіяні в розробці дослідного зразка. Вона становить 1012% від основної заробітної плати розробників та робітників, тобто 10 12% від ( Зр + Зо ) :
Зд = 0,1 ( Зр + Зо ) = 0,1 ? (199,2 + 715) = 91,42 (грн.).

г) Нарахування на заробітну плату робітників Нзп розробників, які були задіяні в розробці дослідного зразка [21].

В 2002 році нарахування на заробітну плату Нзп складали 37,2 40 % від суми основної та додаткової заробітної плати розробників та робітників, тобто Зо + Зр + +Зд.

Нзп = ( Зо + Зр + Зд ) · 0,375 = (715 + 199,2 + 91,42) · 0,375 = 377,1 (грн.).

д) Розрахуємо амортизацію основного обладнання, яке використовується для розробки, та приміщень.

Амортизаційні відрахування по кожному виду обладнання та приміщенням можуть бути розраховані за формулою:

, (8.4)

Для Т =1 ч 3 місяці.

Розраховуємо амортизаційні відрахування і занесемо отримані дані до таблиці 8.3.

Таблиця 8.3 Амортизація основного обладнання

Найменування обладнання, приміщень

Балансо-ва вартість, грн.

Норма аморти-

зації, %

Термін використання, міс.

Величина амортизаційних відрахувань, грн.

Робочий кабінет

2000

5

1

8,3

Комп'ютер

1500

25

1

31,25

Електро-двигунни

200

25

1

4,2

Інструменти

30

5

1

0,125

Засоби вимірювальної техніки

300

15

1

3,75

Всього

А = 43,425

е) Розрахунок оренди обладнання ( приміщень ), які були використанні в ході розробки пристрою та випробувань.

Оренда кожного виду обладнання (приміщень) розраховується за формулою:

(8.5)

Всі проведені розрахунки заносимо до таблиці 8.4.

Таблиця 8.4 - Оренда обладнання та приміщень

Найменування обладнання, приміщень

Балансова вартість, грн.

Ставка орендної плати, %

Термін використан-

ня, міс.

Сума орендної плати, грн.

Робочий кабінет

2000

5

1

8,3

Засоби вимірювальної техніки

300

5

1

1,25

Всього

О = 9,55

ж) Підрахуємо витрати на матеріали, що були використані на розробку та виготовлення дослідного зразка за допомогою формули:

(8.6)

Проведемо розрахунки і отримані дані занесемо до таблиці 8.5.

Таблиця 8.5 - Витрати на матеріали при розробці пристрою

Наймену-вання матеріалу, марка, тип, сорт

Ціна за 1 кг, грн.

Витра-чено, кг

Величи-

на відходів,

кг.

Ціна відходів, грн./кг

Возв-

ратні відходи, грн.

Вартість витраче-

них матеріа-

лів, грн.

Каніфоль

2

0,2

0,05

0,1

-

0,34

Припой

5

0,3

0,05

0,15

-

1,5

Всього

М = 1,84

з) Розрахуємо витрати на комплектуючі К, що були використані при виготовленні дослідного зразка. Вони знаходяться за допомогою формули:
(8.7)

Проведені розрахунки заносимо до таблиці 8.6.

Таблиця 8.6 Витрати на комплектуючі

Найменування комплектуючих

Кількість, шт

Ціна за штуку, грн.

Сума, грн

Текстоліт електротехнічний листовий

4

5,2

22,88

Гайки

20

0,5

11

Шайби

20

0,2

4,4

Гвинти

20

0,3

6,6

Всього

К = 44,88

і) Витрати на силову електроенергію розраховується за формулою [21]:

(8.8)

Отже, при підстановці відомих величин витрати на силову електроенергію будуть такі:

Ве = 0,156 • 0,5 • 528 • 0,5 = 20,58 (грн.)

к) Інші витрати доцільно прийняти як 200 300 % від суми основної заробітної плати розробників, тобто від :

Ві = (Зо + Зр) 2 = (715 + 199,2) · 2 = 1828,4 (грн.).

з) Сума всіх попередніх витрат дає загальні витрати на розробку дослідного зразка В:

В = Зо + Зр + Зд + Нзп + А + О + М + К + Ве + Ві =

= 715 + 199,2 + 91,42 + 377,1 + 93,75 + 20,8 + 1,84 +

+ 97,9 + 20,58 + 1828,4 = 3331,395 (грн.).

Отже, загальні витрати на розробку дослідного зразка складають 3331,395 (грн.).

8.2 Розрахунок виробничої собівартості комп'ютеризованої вимірювальної системи параметрів електричних машин з газомагнітним підвісом

З 1 січня 2001 року відповідно до "Положення бухгалтерського обліку 16 "Витрати" " основною обліковою одиницею є: "Виробнича собівартість". До виробничої собівартості продукції, робіт, послуг включаються:

- прямі матеріальні витрати;

- прямі витрати на оплату плати;

- інші прямі витрати;

- загальновиробничі витрати, які в свою чергу, поділяються на змінні та постійні. Постійні загальновиробничі витрати поділяються, в свою чергу, на розподілені та нерозподілені.

Виробнича собівартість є основною для формування ціни реалізації одиниці продукції. Решта витрат, такі як адміністративні витрати, витрати на збут та інші витрати операційної діяльності в собівартість продукції не включаються.

В зв'язку з цим, прогнозування виробничої собівартості одиниці продукції передбачає проведення наступних розрахунків, тобто визначення перерахованих нижче статей витрат:

а) Витрати на матеріали М, які розраховуються по кожному виду матеріалів за формулою:

(8.9)

Розрахунки витрат на матеріали представлені в таблиці 8.5 розділу 8.1 і становлять М = 1,84 грн.

б) Витрати на комплектуючі К розраховуються за формулою:

, (8.10)

Розрахунки витрат на комплектуючі представлені в таблиці 8.6 розділу 8.1 і становлять К = 44,88 грн.

в) Витрати на силову електроенергію розраховується за формулою:

(8.11)

і становлять 20,58 грн. (формула 8.11).

г) Витрати на основну заробітну плату робітників Зр, що виготовляють дослідний зразок.

Ці витрати розраховуються на основі норм часу, які необхідні для виконання даної роботи, за формулою [21]:

, (8.12)

Сі визначається за формулою:

, (8.13)

Розрахунки витрат на основну заробітну плату робітників представлені в таблиці 8.2 розділу 8.1 і становлять Зр=199,2 грн.

д) Розрахуємо додаткову заробітну плату розробників та робітників, які були задіяні в розробці дослідного зразка. Вона становить 1012% від основної заробітної плати розробників та робітників, тобто 1012% від Зр :

Зд = 0,1 Зр = 0,1 ? 199,2 = 19,9 (грн.).

е) Нарахування на заробітну плату робітників Нзп розробників які були задіяні в розробці дослідного зразка.

В 2002 році нарахування на заробітну плату Нзп складали 37,2 40 % від суми основної та додаткової заробітної плати розробників та робітників, тобто від суми Зр + Зд.

Нзп = ( Зр + Зд ) · 0,375 =

= ( 199,2 + 19,9 ) · 0,375 = 82,16 (грн.).

ж) Розрахунок загальновиробничих статей витрат. В загальному вигляді можна прийняти, що норматив загальновиробничих витрат складає 170 200 % від основної заробітної плати робітників:

Взв = Зр · 1,7 = 199,2 · 1,7 = 338,64 (грн.).

з) Сума всіх попередніх статей витрат утворює виробничу собівартість одиниці продукції, яка підлягає продажу, Sв:

Sв = М + К + Ве + Зр + Зд + Нзп + ЗВ =

= 1,84 + 44,88 + 20,58 + 199,2 + 19,9 + 82,16 + 338,64 =

= 707,2 (грн.).

8.3 Розрахунок ціни реалізації нового технічного рішення

Визначення ціни реалізації об'єкта розробки буде здійснюватися на підставі аналізу ступеня конкурентності ринку.

Оскільки ринок конкурентний, то це означає, що виробнику важливо вплинути на ринкову ціну. Тому за ціну реалізації будемо приймати ринкову ціну на відповідні вироби з урахуванням значень конкретних показників якості нової розробки відносно до значень показників продукції конкурентів. При цьому використовуємо формулу:

, (8.14)

де значення W приймаємо в межах 3060, а Р - 20.

Підставивши значення SВ, розраховуємо значення ціни реалізації для нового пристрою:

(грн.).

8.4 Розрахунок чистого прибутку для виробника

Для розрахунку величини чистого прибутку П, який може отримати виробник від реалізації нового пристрою за рік, можна скористатись формулою:

. (8.15)

На даному етапі розробки система розробляється, як експериментальний зразок, але в подальшому планується виробляти 25 ч 80 виробів на рік, тому чистий прибуток за рік буде таким:

=

= 13068,16 (грн.).

Зрозуміло, що отримати такий прибуток можна тільки запустивши даний пристрій в серійне виробництво.

8.5 Розрахунок експлуатаційних витрат для нового пристрою

Оскільки планується, що виріб буде обслуговуватись інженерно - технічним

працівником, то приблизний склад експлуатаційних витрат та порядок їх розрахунку буде наступним:

а) Заробітна плата обслуговуючого персоналу Зобс, яка розраховується за формулами:

Зобс = 12 · М · , (8.16)

Таким чином, заробітна плата обслуговуючого персоналу буде:

Зобс = 12 · 350 · 0,2 = 840 (грн. / рік).

б) Розрахуємо додаткову заробітну плату Зд розробників. Вона становить 10 12 % від основної заробітної плати обслуговуючого персоналу:

Зд = Зобс · 0,1 = 840 · 0,1 = 84 (грн.).

в) Нарахування на заробітну плату Нзп обслуговуючого персоналу.

У 2002 році нарахування на заробітну плату складали 37,2 40 % від суми основної та додаткової заробітної плати розробників, тобто Зобс + Зд.

В 2002 році ці нарахування складали:

- в Пенсійний фонд - 32%;

- в Фонд соціального страхування на випадок безробіття - 2,9 %;

- в Фонд соціального страхування по тимчасовій втраті працездатності - 2,1 %;

- в Фонд соціального страхування від нещасних випадків на виробництві і професійних захворювань України - від 0,2 % до 13,8 %;

Отже, нарахування на заробітну плату буде таким:

Нзп = (Зобс + Зд) · 0,375 = (840 + 84) · 0,375 = 346,5 (грн. / рік).

г) Витрати на силову електроенергію розраховуються за формулою:

Ве = В · П · Ф · Кп · , (8.17)

Отже, витрати на силову електроенергію складатимуть:

Ве = 0,156 · 0,5 · 900 · 0,75 · 0,2 = 10,53 (грн. / рік).

д) Амортизаційні відрахування розраховуються за такою формулою:

, (8.18)

Отже, амортизаційні відрахування будуть складати:

(грн./рік)

е) Витрати на ремонт пристрою можна розрахувати за формулою:

(8.19)

Отже, витрати на ремонт будуть такими:

(грн. / рік).

ж) Інші витрати розраховуються як 5 % 10 % від загальної суми усіх попередніх витрат [21]:

Ів = (Зобс + Зд + Нзп + Ве + А + Р) · 0,05 = 84,67 грн.

з) Сума витрат за всіма попередніми статтями дає величину експлуатаційних витрат для даного пристрою - Е2.

Е2 = Зобс + Зд + Нзп + Ве + А + Р + Ів = 1778,1 грн.

8.6 Розрахунок економічного ефекту на експлуатаційних витратах для споживача

Розрахунок економічного ефекту на експлуатаційних витратах для споживача від експлуатації нового пристрою визначається за формулою:

8.7 Розрахунок економічного ефекту на ціні для споживача від придбання нового пристрою

Розрахунок економічного ефекту на ціні для споживача від придбання нового пристрою проводяться за формулою:

(грн.)

Результат має від'ємне значення, це означає, що споживач не буде мати економічного ефекту на ціні від придбання нового виробу, але це ще не говорить про неефективність нової розробки. Для цього потрібно розрахувати строк окупності додаткових витрат То на ціні для нового виробу за формулою:

Оскільки То = 1,3 і То < 1 ч 3, то розробка вважається економічно ефективною для споживача.

8.8 Розрахунок терміну окупності витрат

Термін окупності витрат То для виробника визначається за формулою:

. (8.20)

Звичайно, оскільки даний пристрій є дослідним зразком, то планується зробити один зразок для демонстрації. Зрозуміло, що при виробництві одного пристрою затрати на виробництво будуть значно більші ніж прибуток. Тому було розраховано попит продукції для вітчизняного ринку який становить 25 ч 80 пристроїв в рік, тоді термін окупності буде дорівнювати [21]:


Подобные документы

  • Поняття, сутність, основні типи й класифікація електричних машин, а також особливості їх технічного обслуговування й ремонту. Загальна характеристика та призначення синхронного електричного двигуна. Основи техніки безпеки при ремонті електричних машин.

    дипломная работа [877,8 K], добавлен 22.11.2010

  • Інформаційно-патентний пошук структурних представників машин з поперечним потоком. Генетична програма структуроутворення досліджуваного класу електричних машин. Спрямований синтез та візуалізація нових різновидів електричних машин з поперечним потоком.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 13.12.2022

  • Визначення і характеристика складових основ ремонту електричних машин побутового призначення, як комплексу робота по ліквідації несправностей метою якого є відновлення їх працездатності. Конструктивне, технологічне вдосконалення і теорія старіння машин.

    реферат [69,1 K], добавлен 14.10.2010

  • Поняття, призначення та класи ручних електричних машин (РЕМ). Електропривід РЕМ та вимоги до нього. Різновиди електродвигунів і джерел живлення РЕМ. Особливості застосування РЕМ у різних галузях господарства. Правила безпеки при експлуатації РЕМ.

    реферат [571,2 K], добавлен 22.02.2011

  • Прилади для вимірювання напруги. Амперметри і вольтметри для кіл підвищеної частоти. Вимірювання електричного струму. Заходи безпеки під час роботи з електрообладнанням. Індивідуальні засоби захисту. Перша допомога потерпілому від електричного струму.

    курсовая работа [201,0 K], добавлен 18.02.2011

  • Застосування теорем динаміки до дослідження руху механічної системи. Закон зміни зовнішнього моменту, що забезпечує сталість кутової швидкості. Диференціальне рівняння відносного руху матеріальної крапки. Визначення реакцій в опорах обертового тіла.

    курсовая работа [236,6 K], добавлен 25.01.2011

  • Розрахунки ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння та його параметрів. Визначення витрат палива, повітря та газів, що відпрацювали. Основні показники системи наддування. Параметрів робочого процесу, побудова його індикаторної діаграми.

    курсовая работа [700,8 K], добавлен 19.09.2014

  • Визначення структурних параметрів верстата, побудова його структурної та кінематичної схеми. Конструювання приводу головного руху: розрахунок модулів та параметрів валів коробки швидкості, пасової передачі, вибір підшипників і електромагнітних муфт.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.09.2011

  • Дослідження залежності моменту інерції від зміни конфігурації маніпулятора. Побудова діаграм циклу руху ланок. Розрахунок навантажувальних діаграм ланок. Вибір комплектних електроприводів серії ЕПБ-2. Синтез параметрів СУЕП для 1-ї ланки маніпулятора.

    дипломная работа [2,6 M], добавлен 08.09.2014

  • Характеристика та способи виконання технологічної операції дозування. Аналіз існуючих способів дозування та схеми машин-дозаторів різних типів. Розрахунок параметрів стрічкового дозатора та його компонування. Загальний вид машини і кінематична схема.

    курсовая работа [847,8 K], добавлен 15.12.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.